SWMM - Métodos Computacionais - Rotamento de Fluxo

O roteamento de fluxo dentro de uma ligação de conduíte em SWMM é governado pela conservação de equações de massa e momento para fluxo instável e gradualmente variado (ou seja, as equações de fluxo de Saint Venant). O usuário SWMM pode escolher o nível de sofisticação usado para resolver essas equações:

• Steady - fluxo constante, apenas soma os hidrogramas
  O roteamento de fluxo constante representa o tipo mais simples de roteamento possível (na verdade, nenhum roteamento), assumindo que dentro de cada etapa de tempo computacional o fluxo é uniforme e estável. Assim, ele simplesmente traduz hidrogramas de influxo na extremidade a montante do conduto para a extremidade a jusante, sem atraso ou alteração na forma. A equação de fluxo normal é usada para relacionar a taxa de fluxo à área de fluxo (ou profundidade).
  Este tipo de roteamento não pode levar em conta o armazenamento do canal, efeitos de remanso, perdas de entrada / saída, reversão de fluxo ou fluxo pressurizado. Ele só pode ser usado com redes de transporte dendríticas, onde cada nó tem apenas um único link de fluxo de saída (a menos que o nó seja um divisor, caso em que dois links de fluxo de saída são necessários). Essa forma de roteamento é insensível ao intervalo de tempo empregado e, na verdade, só é apropriada para análises preliminares usando simulações contínuas de longo prazo.
• Kinematic Wave - Considera escoamento uniforme, sem remanso ou alagamentos. Considera apenaso efeito da declividade e do atrito, os outros termos da equação de movimento são desprezados
  Este método de roteamento resolve a equação de continuidade junto com uma forma simplificada da equação de momento em cada conduíte. Este último assume que a inclinação da superfície da água é igual à inclinação do conduto.
  O fluxo máximo que pode ser transportado por um conduíte é o valor de fluxo normal completo.
  Qualquer fluxo em excesso desse entrando no nó de entrada é perdido do sistema ou pode acumular no topo do nó de entrada e ser reintroduzido no conduíte conforme a capacidade torna-se disponível.
  O roteamento de ondas cinemáticas permite que o fluxo e a área variem tanto espacial quanto temporalmente dentro de um conduíte.
  Isso pode resultar em hidrogramas de escoamento atenuados e atrasados ??à medida que o influxo é encaminhado através do canal. No entanto, esta forma de roteamento não pode levar em conta os efeitos de remanso, perdas de entrada / saída, reversão de fluxo ou fluxo pressurizado e também é restrita a layouts de rede dendrítica. Ele geralmente pode manter a estabilidade numérica com intervalos de tempo moderadamente grandes, da ordem de 1 a 5 minutos. Se não se espera que os efeitos mencionados acima sejam significativos, esta alternativa pode ser um método de roteamento preciso e eficiente, especialmente para simulações de longo prazo.
• Dynamic Wave - Equações de Saint-Vennant completas
  O roteamento do Dynamic Wave resolve as equações de fluxo unidimensionais completas de Saint Venant e, portanto, produz os resultados mais teoricamente precisos.
  Essas equações consistem nas equações de continuidade e momento para conduítes e uma equação de continuidade de volume nos nós.
  Com esta forma de roteamento, é possível representar o fluxo pressurizado quando um conduíte fechado fica cheio, de modo que os fluxos podem exceder o valor de fluxo normal total.
  A inundação ocorre quando a profundidade da água em um nó excede a profundidade máxima disponível e o excesso de fluxo é perdido do sistema ou pode acumular no topo do nó e entrar novamente no sistema de drenagem.
  O roteamento dinâmico de ondas pode levar em conta o armazenamento do canal, refluxo, perdas de entrada / saída, reversão de fluxo e fluxo pressurizado.
  Por acoplar a solução tanto para os níveis de água nos nós quanto para o fluxo em conduítes, pode ser aplicado a qualquer layout de rede geral, mesmo aqueles contendo vários desvios e loops a jusante. É o método de escolha para sistemas sujeitos a efeitos significativos de remanso devido a restrições de fluxo a jusante e com regulação de fluxo por meio de açudes e orifícios.
  Essa generalidade tem o preço de ter que usar intervalos de tempo muito menores, da ordem de trinta segundos ou menos (o SWMM pode reduzir automaticamente o intervalo de tempo máximo definido pelo usuário conforme necessário para manter a estabilidade numérica).

Cada um desses métodos de roteamento emprega a equação de Manning para relacionar a taxa de fluxo com a profundidade do fluxo e a inclinação do leito (ou atrito). Para conduítes principais de força designados pelo usuário, a equação de Hazen-Williams ou Darcy-Weisbach pode ser usada quando ocorre fluxo pressurizado.